载液粘度对磁场下磁性颗粒链状特征影响的实验与数值分析

磁性颗粒在许多领域的应用都涉及对其在粘性载液中运动行为的控制。首先采用数字视频显微镜实验测试了磁场作用下不同粘度液体硅橡胶中微米铁颗粒的成链过程;然后基于多磁偶极子理论考虑磁化颗粒的磁场对颗粒磁矩和颗粒间磁力的影响,建立颗粒动力学计算模型,通过与实验结果的对比验证计算模型的正确性;最后结合径向分布函数和颗粒磁势能,采用三维颗粒动力学模型分析载液粘度对颗粒链特征的影响。结果表明颗粒链的形成可分成短颗粒链形成和颗粒链合并联合两阶段。高粘度条件下载液粘性阻力会阻碍短颗粒链联合生长为长颗粒链、“颗粒墙”和粗颗粒簇结构,颗粒链结构达到稳定所需时间增加。随磁场强度的增加载液粘性的影响降低。     

带通孔销钉圆柱面上的奇特磁痕

根据磁偶极子链的物理特性及带圆形通孔和矩形通孔销钉的几何特点，推证出纵向磁化时带圆形和矩形通孔销钉圆柱面上的磁痕形状，与试验所得的奇特磁痕完全一致。     

磁偶极子链的断裂和表面磁极的显现

计算了某些简单磁荷分布的静磁能量，根据磁性自由能最低原理得出了工件表面缺陷侧壁下磁偶板子链断裂并在工件底面或侧面显现出正、负磁极(荷)的条件以及沿工件表面缺陷凸棱线出现长直线状、长曲线状或小波状磁荷分布的必要条件。     

不同占空比光刺激对稳态视觉诱发电位的影响研究

目前稳态视觉诱发电位(Steady-State Visual Evoked Potentials, SSVEP)被广泛应用于脑机接口技术和医学临床检测和治疗.了解影响SSVEP参数及其规律非常必要.针对目前不同学者在不同实验条件下测试闪烁光脉冲占空比对SSVEP影响的结果差异较大而难以归纳其共性规律问题, 将光脉冲刺激下产生神经冲动的视觉皮层细胞沿内外膜流动的电流等效为一磁偶极子, 在此基础上建立了人头部空间电场及SSVEP计算模型.采用该模型对光脉冲占空比影响SSVEP的规律进行了分析, 并开展了相关实验.研究结果表明:在闪烁光频率和强度相同条件下, 光脉冲占空比对SSVEP各次谐波振幅及其平均功率的影响呈现多“窗口”效应.实验数据与理论研究结果一致.     

弹丸穿越线圈靶偏移对测速精度的影响

线圈靶是测量弹丸速度的一种区截装置。将磁化弹丸作为点磁偶极子,通过建立物理模型,利用电磁场的理论,建立磁化弹丸沿线圈靶轴线方向和以一定的偏移量穿越线圈靶的数学模型。利用Matlab软件仿真,得出了偏移量与感应电动势的关系曲线。仿真结果表明,偏移量是影响线圈靶测速精度的重要因素。     

管道机器人无线电磁自适应定位技术

针对金属管道机器人跟踪定位问题,提出了一种改进的自适应无线电磁定位方法,在未知管道几何尺寸和周围环境电磁参数的情况下实现了管道内机器人的三维定位.首先,通过磁偶极子模型分析了管道外极低频电磁场分布规律.其次,建立了六传感器接收天线的自适应定位模型,设计了电磁发射和接收电路,基于该模型推导出了含有6个未知数的非线性方程组,并分别采用3种算法对其进行了仿真分析.最后,分别对不同壁厚及不同埋藏深度管道进行了试验研究.试验结果表明,在管道壁厚为5.74 mm,埋藏深度为0.8～2 m的情况下,总位置误差的平均值小于18.7 cm,即比原模型减少了3.4 cm,满足机器人实际工作中的定位需要.     

基于粒子群-拟牛顿混合算法的管道机器人定位

针对管道机器人定位问题,通过磁偶极子理论建立了以极低频电磁脉冲为检测手段的定位模型,推导出了定位模型的非线性方程组.在此基础上设计了基于粒子群优化-拟牛顿混合算法用于定位方程组的求解,提高了管道机器人的定位精度,避免了粒子群优化算法局部精细搜索能力差和拟牛顿算法对初值敏感的不足.数值仿真与实验结果验证了管道机器人定位模型和数值算法的有效性和可行性,实验定位平均误差满足管道机器人工作中定位的需要,采用改进的混合算法后,平均定位误差在x、y、z三个方向上分别降低了4.19 cm、3.81 cm、4.65 cm,提高了定位精度.     

圆极化磁偶极子天线设计

提出了一种工作在GPS频段的圆极化磁偶极子天线,该天线由两对相互正交的磁偶极子天线组成,具有低轮廓、可嵌入的优点。由于天线四周短路接地,形成了一个封闭且稳定的盒子,使天线对周围环境不敏感。通过电磁仿真优化,制作了天线样机,测试结果表明,反射系数＜-10 dB的带宽为6.5%,轴比＜3 dB带宽为2.61%。该天线可作为机载GPS天线使用。     

感应式线圈靶感应电势模型及其分析

感应式线圈靶是采用定距测时法测量弹丸运动速度常用的区截装置之一.将磁化弹丸等效为点磁偶极子,建立了其以一定速度偏离靶心穿过感应线圈靶的物理模型,运用电磁学理论,导出了磁化弹丸穿过线圈靶时产生的感应电动势的数学模型,根据此模型讨论了弹丸偏离线圈中心轴线对感应电动势过零点、过零点的斜率、感应电动势的幅值以及感应电动势极值点位置的影响,为线圈靶的合理使用提供了理论基础及一些建议.     

基于磁偶极子模型的目标定位和参数估计

在分析了目标的磁偶极子模型之后,指出该模型是两个函数的组合,目标参数包含在两个函数的参数里.提出了函数组合法,能够将这两个函数分离,求出目标的位置及磁矩.进行了仿真计算.文章进一步分析了函数组合法的实质,因而可将它扩展到解一类定位和参数估计问题.